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如何在小学科学“工程与技术”课型中发展学生的科学思维——以《快递薯片》一课为教学案例
一、创设问题情境，基于感性思维发展学生理性思维探究活动是科学课堂的外显特征，而理性思维则是科学课的本质所在，教师要时刻关注学生思维的状态，适时开展理性思维能力的训练，为课堂有效教学提供内在的驱动力。小学生因其年龄特点和认知水平，决定了理性思维的培养应该基于感性思维之上，教师在教学中应准确把握这一学生的实际情况。张国华老师在有关工程与技术研讨课《快递薯片》一课中的导入环节中做了如下的设计。新课以一封来自“薯片公司的信件”这个生活化情景的形式引入，通过师生共同阅读信件，明了此课探究目标和注意事项，学生经过讨论、交流表达了各自的思考，产生了“如何设计快递薯片的最佳包装方式”的问题，明确了本课的驱动任务。快递虽是学生日常生活中很熟悉的事，但学生对快递包装还不是十分了解。此环节中，老师通过回顾上节课所学的包装公司对包装的三大标准：有效、简单和实惠，并引导学生对此作出个人的认识与解释。这既激发学生的认知冲突，有利于教师测知学生的前概念，培养了学生的探究精神和探究兴趣，又拓展了学生的思维空间，即学生在思考设计最佳包装方式时，头脑中可能会对用到的哪些材料作出假设，并将它们进行形象的组合和按序排列，这就训练了学生的具体形象思维，为发展科学的理性思维打下了基础，既展示教师能基于儿童视角来开展教学，又为本课增强了学习动力，促进了自主学习。
二、探究最佳包装和测试方案，促进学生科学思维的各方面发展一个科学概念的形成或结论的得出有赖于学生进行对事物材料的占有、选择、分析、综合、比较、概括等一系列思维活动。要让学生对自己在探究中看到的现象、记录的数据，以及他们对此所作的解释等进行交流，互相启发、补充、争论，在共同研讨中逐渐得出结论，提高自己的思维能力。接下来的探究活动，围绕着“如何包装才是最好的”这一核心问题来开展，张老师的课是这样设计的。1.学生利用结构性材料“包装薯片”，在动手中促进思维的发展老师提供结构性的材料，如气泡装、泡沫片，报纸，纸杯、吸管、塑料杯等。让学生根据自己的方案，选择适合自已的材料，通过小组合作动手实践对薯片进行包装，让它变成现实的快递包裹。在实践操作及时发现不足，再对设计方案进行改进，甚至对材料作出重新的选择，这一环节中可以看出，这些材料确实是思维积极活动的材料，通过材料引导学生思维活动与概念相连，并通过它体现学习思路、方法等。学生通过思考，自主选择材料，在动手中动脑，体现课堂的开放性和学生的学习主体地位，教师做为引导者，适时对学习的学习作出鼓励和指导，促进学生的思维走向深入，锻炼学生思维的灵活性。2.“薯片包裹”经层层考验测试，促进学生发散性思维发展学生在这一环节模拟各种快递过程中的现实情景，为了寻找最佳方案，教师引导学生讨论，得出测试的标准：堆码挑战、震动挑战、跌落挑战和综合评价。这不但培养了学生严谨的科学态度，更主要的是促进了学生发散性思维。因为在讨论过程中，学生会沿着不同的方向进行思考。“工程与技术”这一板块是科学课程的一个新内容，即在科学课内对工程、技术和数学等学科的有效融合，要涉及的知识面较广，是属于相对比较复杂的问题，具体到解决哪个“薯片包裹”包装最好的问题，需要学生根据各种测试标准，再经过实践中加以检验。能解决好这一问题，学生的思维的广阔性也自然地得到发展。3.分析、比较数据，归纳结论，激发学生的批判性思维，促进学生思维系统化测试薯片包装后，张老师展示了各小组的明细方案以及各种材料的价格成本，让学生解释选择这种包装材料的理由，教师非常尊重学生表达自己的想法，支持学生对其他小组不同的想法进行交流、批判和争论，但要说出自己的理由来支持自己的观点。在汇报中，学生对各小组之间的方案进行对比，相互学习，学生的批判性思维得到激发。虽然小学生的批判性思维还很不足，但教师的耐心聆听和引导让学生大胆发表意见和提出质疑，对于问题会尝试用理性的逻辑方式去思考，逐步学会用批判的眼光看待别人的结论，不再人云亦云。接下来教师让学生通过比赛的形式对薯片包裹进行拆包装的活动。让学生直观认识到如何包装才可保证薯片在快递的过程中不易破碎，且要方便顾客拆件。在汇报交流中，学生讨论了拆件失败的原因，并对此进行改进，最后师生共同对比各小组的方案和结果，对表格各种数据进行综合评价，奖励获胜的小组，归纳出如何包装才是“有效、简单和实惠”的最佳方案这一科学结论，学生的科学概念的建构在外显现，实际思维系统化在内形成。
三、学以致用，让学生思维具体化在以上探究活动后，教师提出“如果快递豆腐，要选什么材料”，将问题拓展到实际生活中去，让学生学以致用，根据需求自主去设计、探究、动手解决问题，巩固了知识，深化了科学概念，促进学生思维具体化。同时，树立了学生学科学、用科学的信心，思维的创造性、动手能...
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